DE102013108568B4

DE102013108568B4 - Ermittlung der Bauteildicke eines Faserverbundbauteils

Info

Publication number: DE102013108568B4
Application number: DE102013108568.7A
Authority: DE
Inventors: Hakan Ucan; Olaf Steffen; Michael Kühn
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2013-01-08
Filing date: 2013-08-08
Publication date: 2016-08-04
Anticipated expiration: 2033-08-09
Also published as: WO2014108444A1; DE102013108568A1

Abstract

Verfahren zum Ermitteln der Bauteildicke eines Faserverbundbauteils (6) während der Aushärtung des Faserverbundbauteils (6) in einem Autoklaven (1), gekennzeichnet durch
a) Bereitstellen eines Autoklaven (1) und mindestens eines Laser-Laser-Abstands-Sensors (4), der in Richtung eines in dem Autoklaven (1) vorgesehenen Werkzeuges (2) ausgerichtet ist, wobei das Messprinzip des Laser-Abstands-Sensors auf der Laufzeitmessung eines ausgesendeten Laserstrahls beruht,
b) Durchführen einer Referenzmessung mit dem mindestens einen Laser-Abstands-Sensor (4) zum Ermitteln eines Referenzabstandes (A_Referenz) zwischen dem Laser-Abstands-Sensor (4) und dem in dem Autoklaven (1) eingebrachten Werkzeug (2),
c) Durchführen einer Onlinemessung während des Autoklaven-Aushärtungsprozesses mit dem mindestens einen Laser-Abstands-Sensor (4) zum Ermitteln eines Bauteilabstandes (A_Bauteil) zwischen dem Laser-Abstands-Sensor (4) und dem in das Werkzeug (2) eingebrachten Faserverbundbauteil (6) und
d) Ermitteln der Bauteildicke des Faserverbundbauteils (6) in Abhängigkeit von dem Referenzabstand (A_Referenz) und dem Bauteilabstand (A_Bauteil) durch eine Recheneinheit (8).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln der Bauteildicke eines Faserverbundbauteils während der Aushärtung des Faserverbundbauteils in einem Autoklaven.
Aufgrund der besonders vorteilhaften Eigenschaft, bei einem sehr geringen Gewicht eine hohe gewichtsspezifische Festigkeit und Steifigkeit aufzuweisen, werden Faserverbundbauteile, die aus einem oder mehreren Faserverbundwerkstoffen hergestellt werden, mittlerweile in vielen Anwendungsbereichen eingesetzt. Insbesondere im Bereich der Luft- und Raumfahrt sind derartige Werkstoffe nicht mehr wegzudenken, da sie insbesondere im Hinblick auf den Leichtbau optimale Anpassungen bieten.
So werden heutzutage nicht selten bereits strukturkritische Bauteile aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt und eingesetzt, wie beispielsweise Flügel oder Rumpfschalen von Flugzeugen. Aber auch im Automobilbereich werden vermehrt Faserverbundbauteile eingesetzt, da die entstehenden Gewichtseinsparungen meist proportional zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch führen.
Dabei gibt es die Bestrebung, Faserverbundbauteile in der Serienproduktion qualitätssicher herstellen zu können. Ein wichtiges Kriterium hierbei ist es, den Herstellungsprozess qualitätssicher zu gestalten und insbesondere die einzelnen Herstellungsschritte lückenlos und sicher überwachen zu können. Nur so kann gewährleistet werden, dass fehlerhafte Bauteile sicher und effizient während des Herstellungsprozesses so früh wie möglich erkannt werden. Denn je früher ein defektes Bauteil im gesamten Herstellungsprozess erkannt wurde, desto weniger Ressourcen werden unnötigerweise für dessen Fertigstellung aufgewendet. Dies verringert letztendlich die Kosten pro Bauteil und fördert so die Akzeptanz im industriellen Anwendungsbereich.
Ein häufig anzutreffendes Herstellungsverfahren ist die Herstellung eines Faserverbundbauteils in einem Autoklaven. Unter Beaufschlagung von Druck (bis zu 10 bar) und Temperatur (mehr als 200°C) wird das aus Fasermaterial und Matrixsystem bestehende Bauteil ausgehärtet, so dass die Fasern zusammen mit dem Matrixmaterial eine integrale Verbindung eingehen. Da der Autoklavenprozess einen wichtigen Schritt im gesamten Herstellungsprozess darstellt liegt ein großes Augenmerk auf der Überwachung der einzelnen Parameter dieses Herstellungsschrittes.
Ein wichtiger Parameter hierbei ist die Ermittlung der Bauteildicke während des Aushärtungsprozesses, da diese Rückschlüsse auf die Qualität des Herstellungsprozesses zulässt. Die Kompaktierung der mit dem Matrixmaterial getränkten Faserhalbzeuge beziehungsweise Fasern erfolgt während des Aushärtungsprozesses für gewöhnlich durch die Nutzung von Differenzdruck. Dazu wird ein Vakuumaufbau erstellt, dass durch eine Kunststofffolie realisiert wird, die an ihren Seiten hermetisch in die Formen eingebunden wird. Durch die Form und die Folie wird damit ein hermetisch abgeschlossener Raum gebildet, in den das Faserhalbzeug eingeschlossen ist. Durch Absaugen des Mediums innerhalb des hermetisch geschlossenen Raums wird ein relativer Überdruck außerhalb des Vakuumaufbaus erzielt, wodurch der Verbund aus Fasern und Matrix während der Aushärtung verpresst werden kann. Der Aufbau dieses Vakuumaufbaus ist sehr zeitaufwändig, technisch sehr anspruchsvoll und für die Fertigung des Bauteils von enormen Interesse.
Mit Hilfe von UUltraschallsensoren, mittels derer ein Impuls auf das zu messende Bauteil übertragen und der Echoimpuls im Bauteil erfasst wird, kann unter Kenntnis der Schallgeschwindigkeit die Dicke des Bauteils lokal ermittelt werden.
Die Integration der Ultraschallsensoren in den Vakuumaufbau ist jedoch mit Nachteilen verbunden. So muss die Kunststofffolie mit einer Öffnung versehen werden, was potentielle Leckagestellen bildet und im allgemeinen vermieden werden sollte, da hieraus ein Ausschuss des Bauteils resultieren könnte. Weiterhin macht diese Art von Integration den Vakuumaufbau noch zeitaufwändiger und komplexer als sie ohnehin schon sind.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass diese Art der Dickenmessung nur unzureichende Ergebnisse liefert, da die Schallgeschwindigkeit eine von der Zeit abhängige Größe darstellt. Denn das Matrixmaterial verändert während des Aushärtungsprozesses seinen physikalisch bedingten Parameter der Schallgeschwindigkeit. Dies führt letztlich zu fehlerhaften Berechnungen.
Im Umkehrschluss ist aber auch die Bauteildicke über die Zeit des Aushärtungsprozesses nicht konstant, da es aufgrund der chemischen Reaktion des Matrixmaterials während der Aushärtung zu einer Materialveränderung kommt, die sich in einer Veränderung der Bauteildicke niederschlägt. Um beispielsweise die Schallgeschwindigkeit bestimmen zu können, wird die Bauteildicke über die Zeit als konstant angenommen. Durch diese Vereinfachung wird jedoch ein Fehler in Kauf genommen, der letztendlich nicht mehr zu exakten Ergebnissen führt.
Darüber hinaus unterliegen einige Bauteile strengen Auflagen hinsichtlich ihrer Oberflächenqualität. Abdrücke jeglicher Art führen zum Ausschuss eines Bauteils. Bei den hohen Drücken im Autoklaven (bis zu 10 bar) kann es bei der Anordnung eines Ultraschallsensors an der Oberfläche des Bauteils zu Abdrücken kommen, die zum Ausschuss des Bauteils führen. Die Praxis hat gezeigt, dass auch dann, wenn kein direkter Kontakt zum Bauteil besteht, beispielsweise wenn der Ultraschallsensor auf einer Trennfolie platziert wird, die Gefahr der Beschädigung der Oberfläche des Bauteils besteht.
Aus der WO 2009/030682 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung von Parametern eines Herstellungsprozesses zur Herstellung eines Faserverbundbauteils bekannt, wobei mit Hilfe einer Kamera die Bauteiloberfläche aufgenommen und in Abhängigkeit der aufgenommenen Bilddaten dann die Höhe des Bauteils erfasst werden soll.
Aus der US 2002/0171821 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren bekannt, mit dem eine dreidimensionale Struktur mit Hilfe eines Laserscanners vermessen werden kann.
Aus der EP 1 555 104 A1 ist des Weitern ein Verfahren bekannt, bei dem mit Hilfe mehrerer Einfüllstellen innerhalb eines Vakuumaufbaus zur Herstellung eines Faserverbundbauteils die Herstellungsqualität verbessert werden soll. Dabei kann unter anderem auch mit Hilfe geeigneter Messgeräte die Bauteildicke gemessen werden.
Aus der US 6 901 673 B1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, mit dem zwei unterschiedliche Koordinatensysteme unterschiedlicher Messgeräte miteinander verbunden werden sollen.
Schließlich ist aus Liebers, Nico et al. "Sensor and real time process simulation guided autoclave process control for composite production" ICAS Konferenz 2012, 24. bis 28 September 2012, Brisbane, Australien bekannt, mit Hilfe einer Wissensdatenbank eingestellte Parameter und gemessene Werte von verschiedenen Autoklavprozessen zu speichern, um sie so später bei der Einstellung von Parametern zu berücksichtigen zu können.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung anzugeben, mit der die Bauteildicke während des Aushärtungsprozesses im Autoklaven qualitätssicher und exakt bestimmt werden kann, ohne dass die Gefahr von Beschädigungen des Bauteils besteht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie der Vorrichtung gemäß Patentanspruch 9 gelöst.
Demnach wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass zunächst ein Autoklav sowie mindestens ein Laser-Abstand-Sensor bereitgestellt werden, wobei der mindestens eine Laser-Abstand-Sensor in Richtung eines in den Autoklaven vorgesehenen Werkzeuges ausgerichtet ist. Ein Laser-Abstand-Sensor ist dabei ein Abstandsensor, der einen Laserstrahl aussendet, der von einer Gegenstelle reflektiert wird, wobei der reflektierte Strahl von dem Abstandsensor erfasst und durch Ermittlung der Laufzeit dann die Entfernung zwischen Laser-Abstand-Sensor und Gegenstelle ermittelt wird. Das Messprinzip eines Laser-Abstand-Sensors beruht somit auf der Laufzeitmessung eines ausgesendeten Laserstrahls.
Um die Bauteildicke des Faserverbundbauteils während der Aushärtung in dem Autoklaven ermitteln zu können, wird zunächst eine Referenzmessung mit den mindestens einen Laser-Abstand-Sensor durchgeführt, um den Abstand zwischen dem Laser-Abstand-Sensor und dem in dem Autoklaven eingebrachten Werkzeug zu ermitteln. Als Ergebnis erhält man den Referenzabstand zwischen dem Laser-Abstand-Sensor und dem Werkzeug ohne das Bauteil.
Nachdem nun das herzustellende Faserverbundbauteil auf das Werkzeug gelegt beziehungsweise in das Werkzeug eingebracht und anschließend in den Autoklaven verfahren wurde, wird der Autoklaven-Herstellungsprozess gestartet. Während des Autoklaven-Aushärtungsprozesses wird nun eine Onlinemessung durchgeführt, um den Abstand zwischen dem Laser-Abstand-Sensor und dem auf dem Werkzeug liegenden Bauteil als Bauteilabstand zu ermitteln. Mit Hilfe dieses Bauteilabstandes, das heißt mit dem mit dem Laser-Abstand-Sensor erfassten Abstand zwischen Laser-Abstand-Sensor und Faserverbundbauteil im Autoklaven und der zuvor durchgeführten Referenzmessung und des daraus ermittelten Referenzabstandes zwischen Laser-Abstand-Sensor und Werkzeug lässt sich nun die Bauteildicke des Faserverbundbauteils kontinuierlich während des Aushärtungsprozesses ermitteln. Dies kann beispielsweise anhand der folgenden Formel berechnet werden: Bauteildicke = A_Referenz – A_Bauteil
Mit Hilfe des vorliegenden Verfahrens wird es somit möglich, die Bauteildicke prozesssicher während des Aushärtungsprozesses innerhalb des Autoklaven hochgenau bestimmen zu können, ohne dabei auf fehlerbedingte Verfahren wie das Ultraschallverfahren zurückgreifen zu müssen. Die Erfinder haben dabei erkannt, dass trotz des abgeschlossenen Autoklavenprozesses eine Dickenmessung mit Hilfe eines Laser-Abstand-Sensors hinreichend sicher und genau möglich ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der mindestens eine Laser-Abstand-Sensor außerhalb des Autoklaven so angeordnet, dass der Laser-Abstand-Sensor durch ein in dem Autoklaven vorgesehenes Schauglas die Abstandsmessung durchführen kann. Derartige Schaugläser sind an den Autoklaven zur Inaugenscheinnahme des Innenraumes des Autoklaven vorgesehen. An diesen Schaugläsern kann nun außen der oder die Laser-Abstand-Sensoren angeordnet werden, so dass eine Abstandsmessung durch die Schaugläser durchgeführt wird. Dabei wird der Laserstrahl von dem Laser-Abstand-Sensor durch die Schaugläser in Richtung Bauteil ausgesendet und von diesen zurück durch das Schauglas reflektiert.
Vorteilhafterweise wird dabei mindestens ein Laser-Abstand-Sensor an jedem Schauglas angeordnet. So ist es vorteilhaft, wenn bei einem Autoklaven, der auf beiden Seiten jeweils fünf Schaugläser aufweist, an einer Seite an jedem dieser fünf Schaugläser mindestens ein Laser-Abstand-Sensor angeordnet wird, so dass auf diese Weise die gesamte Beschickungslänge des Autoklaven durch diese Schaugläser observiert werden kann.
Dabei haben die Erfinder erkannt, dass eine Abstandsmessung mit Hilfe eines Laser-Abstand-Sensors auch durch die dicken Schaugläser, die in der Regel hohe Drücke und Temperaturen aushalten müssen, sicher und genau durchführbar ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die Laser-Abstand-Sensoren auch im Inneren des Autoklaven angeordnet werden, wobei in diesem Fall die Laser-Abstand-Sensoren in Druckbehältern angeordnet werden, um die hohen Drücke und Temperaturen im Inneren des Autoklaven standhalten zu können. Denkbar ist hierbei, dass die Druckbehälter fluidgekühlt werden.
Zweckmäßigerweise wird die Bauteildicke weiterhin auch abhängig von einer bekannten Foliendicke und/oder einer bekannten Dicke eines Abreißgewebes berechnet. So weist der Vakuumaufbau im Inneren des Autoklaven, in dem sich letztendlich das Faserverbundbauteil befindet, neben einer abdichtenden Vakuumfolie auch ein Abreißgewebe auf, über das nicht selten auch die Harzinjektion erfolgt. Unter Kenntnis der Dicke der Folie und des Abreißgewebes lässt sich nunmehr hochgenau die Dicke des Bauteils während des gesamten Aushärtungsprozesses ermitteln.
Es ist nunmehr ganz besonders vorteilhaft, wenn anhand der ermittelten Bauteildicke ein aktiver Eingriff in die Druckregelung mittels des Autoklavrechners derart erfolgt, dass eine vorgegebene Bauteildicke eingestellt wird. So lässt sich beispielsweise der Autoklavdruck anpassen, wobei bei Erhöhung des Autoklavdrucks das Fasermaterial des Faserverbundbauteils stärker komprimiert wird, was zu einer Verringerung der Bauteildicke führt. Demgegenüber lässt sich auch der Autoklavdruck verringern, wodurch die Kompaktierung reduziert und die Bauteildicke erhöht wird. Gleiches gilt auch für die Druckregelung bezüglich eines Vakuumaufbaus im Inneren des Autoklaven, wodurch ebenfalls Einfluss auf die Bauteildicke aufgrund der Einstellung des Differenzdruckes genommen werden kann.
Des Weiteren ist es ganz besonders vorteilhaft, wenn zur weitergehenden Überwachung mindestens ein Ultraschallsensor zum Überwachen von Ultraschallsignalen in das Faserverbundbauteil während des Autoklaven-Aushärtungsprozesses auf das Faserverbundbauteil appliziert wird, wobei während des Autoklaven-Aushärtungsprozesses die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Ultraschallsignals in dem Faserverbundbauteil in Abhängigkeit von der Laufzeit des Ultraschallsignals und der ermittelten Bauteildicke berechnet wird.
So lässt sich beispielsweise die Bauteildicke mit Hilfe eines Ultraschallsensors nach der folgenden Gleichung berechnen: S_Bauteildicke = V_{Schallgeschwindigkeit}·t_{Laufzeit Ultraschallsignal}
Ist nun die Laufzeit des Ultraschallsignals sowie die Bauteildicke aufgrund des Messverfahrens der vorliegenden Erfindung bekannt, so lässt sich durch Umstellung der obigen Gleichung sicher und exakt die Schallgeschwindigkeit innerhalb des Bauteils ermitteln, und zwar nach folgender Gleichung: V_{Schallgeschwindigkeit} = S_Bauteildicke/t_{Laufzeit Ultraschallsignal}
Aus der Ermittlung der Schallgeschwindigkeit im Bauteil lassen sich darüber hinaus Rückschlüsse auf den Aushärtungsgrad ableiten. Denn durch die chemische Veränderung des Matrixmaterials während der Aushärtung verändert sich auch die physikalische Eigenschaft des Materials, insbesondere im Hinblick auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschallsignalen, so dass durch eine Veränderung der Ultraschallsignale im Bauteil auf den Aushärtungsgrad geschlossen werden kann. Hierdurch lässt sich letztendlich der gesamte Autoklav-Herstellungsprozess qualitätssicher überwachen.
Darüber hinaus lässt sich in Abhängigkeit von der ermittelten Bauteildicke auch der Faservolumengehalt des Faserverbundbauteils während des Autoklaven-Aushärtungsprozesses bestimmen. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn strukturkritische Bauteile hergestellt werden sollen, da ein zu hoher Fasergehalt zu einer Beeinträchtigung der Bauteilstabilität senkrecht zu der Faserrichtung führt. Aufgrund der ermittelten Bauteildicke und beispielsweise unter Kenntnis der Anzahl der Faserlagen lässt sich somit ableiten, wie hoch der Faservolumengehalt im Bereich der Onlinemessung ist.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1a, 1b – schematische Darstellungen des Messprinzips der Online-Dickenmessung;
2 – eine schematische Darstellung des Messaufbaus mit einem zusätzlichen Ultraschallsensor.
1a, 1b zeigen schematisch das Messprinzip der Online-Dickenmessung. 1a zeigt dabei die Durchführung der Referenzmessung, während 1b die Onlinemessung während des Autoklaven-Herstellungsprozesses zeigt.
In 1a wird ein Autoklav 1 gezeigt, in dem sich ein Werkzeug 2 befindet, auf das später einmal das herzustellende Faserverbundbauteil abgelegt werden soll. In dem Autoklaven 1 befinden sich darüber hinaus Schaugläser 3, die während des Autoklaven-Herstellungsprozesses einen Einblick in den Innenraum des Autoklaven 1 ermöglichen.
An einem der Schaugläser 3 ist außerhalb des Autoklaven 1 ein Laser-Abstand-Sensor 4 angeordnet, der so ausgerichtet ist, dass der Laserstrahl 5, der von dem Laser-Abstand-Sensor 4 ausgesendet wird, auf das Werkzeug 2 trifft, und zwar vorzugsweise in dem Bereich, in dem auch das spätere Bauteil auf dem Werkzeug aufliegt.
Gemäß dem Aufbau der 1a wird nun eine Referenzmessung durchgeführt, bei dem der Abstand zwischen dem Laser-Abstand-Sensor 4 und dem Werkzeug 2 ermittelt wird. Dieser Referenzabstand zwischen Laser-Abstand-Sensor 4 und Werkzeug 2 ist dabei die Basis für die Online-Dickenmessung während des Autoklaven-Herstellungsprozesses.
Dieser Aufbau der Online-Dickenmessung ist in 1 nicht gezeigt. Er unterscheidet sich nun dahingehend, dass nunmehr ein Faserverbundbauteil 6 auf dem Werkzeug 2 angeordnet ist, so dass mit Hilfe des Laser-Abstand-Sensors 4 und dem injizierten Laserstrahl 5 die Entfernung zwischen dem Laser-Abstand-Sensor 4 und dem Bauteil 6 ermittelt werden kann. Dieser Bauteilabstand variiert nun während des Autoklaven-Herstellungsprozesses, da sich auch die Bauteildicke verändert. Unter Kenntnis des Referenzabstandes kann nun auf die exakte Bauteildicke des Faserverbundbauteils 6 geschlossen werden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist in 2 gezeigt, wobei der Aufbau der 2 im Wesentlichen mit dem Aufbau der 1a, 1b übereinstimmt. Allerdings ist im Ausführungsbeispiel der 2 an dem Werkzeug 2 des Weiteren ein Ultraschallsensor 7 vorgesehen, der Ultraschallsignale in das Bauteil 6 aussenden kann. Dies erfolgt beispielsweise derart, dass die Ultraschallsignale des Ultraschallsensors 7 zunächst in das Werkzeug 2 und dann in das Bauteil 6 übertragen werden. Gleichzeitig wird die Bauteildicke des Faserverbundbauteils kontinuierlich nach dem zuvor beschriebenen Messprinzip ermittelt, wobei unter Kenntnis der Laufzeit der Ultraschallsignale sowie unter Kenntnis der aktuellen Bauteildicke auf die Schallgeschwindigkeit innerhalb des Bauteils geschlossen werden kann. Diese lässt dann Rückschlüsse auf den Aushärtungsgrade des Bauteils 6 zu.
Bezugszeichenliste

1: Autoklav
2: Werkzeug
3: Schaugläser
4: injizierten Laserstrahl 5
5: Laserstrahl
6: Faserverbundbauteil
7: Ultraschallsensor
8: Recheneinheit

Claims

Verfahren zum Ermitteln der Bauteildicke eines Faserverbundbauteils (6) während der Aushärtung des Faserverbundbauteils (6) in einem Autoklaven (1), gekennzeichnet durch a) Bereitstellen eines Autoklaven (1) und mindestens eines Laser-Laser-Abstands-Sensors (4), der in Richtung eines in dem Autoklaven (1) vorgesehenen Werkzeuges (2) ausgerichtet ist, wobei das Messprinzip des Laser-Abstands-Sensors auf der Laufzeitmessung eines ausgesendeten Laserstrahls beruht, b) Durchführen einer Referenzmessung mit dem mindestens einen Laser-Abstands-Sensor (4) zum Ermitteln eines Referenzabstandes (A_Referenz) zwischen dem Laser-Abstands-Sensor (4) und dem in dem Autoklaven (1) eingebrachten Werkzeug (2), c) Durchführen einer Onlinemessung während des Autoklaven-Aushärtungsprozesses mit dem mindestens einen Laser-Abstands-Sensor (4) zum Ermitteln eines Bauteilabstandes (A_Bauteil) zwischen dem Laser-Abstands-Sensor (4) und dem in das Werkzeug (2) eingebrachten Faserverbundbauteil (6) und d) Ermitteln der Bauteildicke des Faserverbundbauteils (6) in Abhängigkeit von dem Referenzabstand (A_Referenz) und dem Bauteilabstand (A_Bauteil) durch eine Recheneinheit (8).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Laser-Abstands-Sensor (4) außerhalb des Autoklaven (1) so angeordnet wird, dass der Laser-Abstands-Sensor (4) durch ein in dem Autoklaven (1) vorgesehenes Schauglas (3) die Abstandsmessungen durchführen kann.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Laser-Abstands-Sensoren (4), wobei mindestens ein Laser-Abstand-Sensor (4) an jedem Schauglas (3) des Autoklaven (1) und/oder dass mindestens ein Laser-Abstands-Sensor (4) im im Inneren des Autoklaven (1) mittels eines Druckbehälters bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteildicke weiterhin in Abhängigkeit von einer bekannten Foliendicke und/oder einer bekannten Abreißgewebedicke durch die Recheneinheit (8) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorgegebene Bauteildicke durch aktiven Eingriff in die Druckregelung mittels des Autoklavrechners in Abhängigkeit von der ermittelten Bauteildicke eingestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ultraschallsensor (7) zum Aussenden von Ultraschallsignalen in das Faserverbundbauteils (6) während des Autoklaven-Aushärtungsprozesses bereitgestellt wird, wobei während des Autoklaven-Aushärtungsprozesses die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Ultraschallsignals in dem Faserverbundbauteil in Abhängigkeit von der Laufzeit des Ultraschallsignals und der ermittelten Bauteildicke mittels der Recheneinheit (8) berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aushärtungsgrad des Faserverbundbauteils (6) während des Autoklaven-Aushärtungsprozesses in Abhängigkeit von der berechneten Ausbreitungsgeschwindigkeit des Ultraschallsignals bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faservolumengehalt des Faserverbundbauteils (6) während des Autoklaven-Aushärtungsprozesses in Abhängigkeit von der ermittelten Bauteildicke des Faserverbundbauteils bestimmt wird.
Vorrichtung zum Ermitteln der Bauteildicke eines Faserverbundbauteils (6) während der Aushärtung des Faserverbundbauteils (6) in einem Autoklaven (1) gekennzeichnet durch mindestens einen Laser-Abstands-Sensor (4), der in Richtung eines in dem Autoklaven (1) vorgesehenen Werkzeuges (2) ausgerichtet ist und zum Ermitteln eines Referenzabstandes (AReferenz) zwischen dem Laser-Abstands-Sensor (4) und dem Werkzeug (2) sowie zum Ermitteln eines Bauteilabstandes (A_Bauteil) zwischen dem Laser-Abstands-Sensor (4) und einem in das Werkzeug (2) eingebrachten Faserverbundbauteil (6) während des Autoklaven-Aushärtungsprozesses eingerichtet ist wobei das Messprinzip des Laser-Abstands-Sensors auf der Laufzeitmessung eines ausgesendeten Laserstrahls beruht, und eine Recheneinheit (8), die zum Ermitteln der Bauteildicke des Faserverbundbauteils (6) in Abhängigkeit von dem ermittelten Referenzabstand (AReferenz) und dem ermittelten Bauteilabstand (A_Bauteil) eingerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Laser-Abstands-Sensor (4) außerhalb des Autoklaven vor einem Schauglas (3) des Autoklaven (1) so angeordnet ist, dass der Laser-Abstands-Sensor (4) durch das Schauglas (3) hindurch die Abstandsmessungen durchführen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Laser-Abstands-Sensoren (4), wobei mindestens ein Laser-Abstand-Sensor (4) an jedem Schauglas (3) des Autoklaven (1) und/oder dass mindestens ein Laser-Abstands-Sensor (4) im Inneren des Autoklaven (1) mittels eines Druckbehälters vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (8) zum Ermitteln der Bauteildicke weiterhin in Abhängigkeit von einer bekannten Foliendicke und/oder einer bekannten Abreißgewebedicke eingerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Steuerung des Autoklaven vorgesehener Autoklavrechner zur Einstellung einer vorgegebenen Bauteildicke durch aktiven Eingriff in die Druckregelung in Abhängigkeit von der ermittelten Bauteildicke eingerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadruch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ultraschallsensor (7) zum Aussenden von Ultraschallsignalen in das Faserverbundbauteils (6) während des Autoklaven-Aushärtungsprozesses vorgesehen ist, wobei die Recheneinheit (8) zum Berechnen der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Ultraschalsignals in dem Faserverbundbauteil in Abhängigkeit von der Laufzeit des Ultraschallsignals und der ermittelten Bauteildicke eingerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (8) zum Bestimmen des Aushärtungsgrades des Faserverbundbauteils während des Autoklaven-Aushärtungsprozesses in Abhängigkeit von der berechneten Ausbreitungsgeschwindigkeit des Ultraschallsignals eingerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (8) zum Bestimmen des Faservolumengehaltes des Faserverbundbauteils während des Autoklaven-Aushärtungsprozesses in Abhängigkeit von der ermittelten Bauteildicke des Faserverbundbauteils eingerichtet ist.